撫順市清原縣清河防洪工程效益評價(jià)

劉英民

（大孤家鎮(zhèn)事業(yè)服務(wù)中心，遼寧 撫順 113305）

0 引言

借鑒相關(guān)文獻(xiàn)資料和調(diào)研數(shù)據(jù)，目前的評價(jià)研究多選用定型指標(biāo)，較少考慮量化措施，且多側(cè)重于生態(tài)加之分析和水質(zhì)改善評價(jià)等。云模型是一種可以實(shí)現(xiàn)定量與定型轉(zhuǎn)化的計(jì)算方法，對水利項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)分析以及構(gòu)筑物安全綜合評價(jià)等具有較好適用性。防洪工程效益評價(jià)涉及因素較多，云模型的隨機(jī)性、模糊性較好，對以往的“好、壞”做出具體計(jì)算評價(jià)，可以促進(jìn)工程經(jīng)驗(yàn)的推廣應(yīng)用。因此，本文通過分析社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等效益所涉及的因素建立評價(jià)體系，運(yùn)用投影尋蹤(PP)-云模型評價(jià)撫順市清原縣清河防洪工程效益，該模型有效解決了傳統(tǒng)方法的客觀性問題，能夠系統(tǒng)全面地反映防洪治理整體效益[1]。

1 防洪工程效益評價(jià)

1.1 創(chuàng)建評價(jià)體系

本文遵循科學(xué)性、客觀性、系統(tǒng)性和可獲取性等原則，充分考慮防洪工程實(shí)際情況選取13 項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建評價(jià)體系，如表1 所示。

表1 清河防洪工程指標(biāo)體系

1.2 劃分評價(jià)等級

結(jié)合國際通行標(biāo)準(zhǔn)、專家經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)行業(yè)規(guī)范及學(xué)術(shù)論文，將防洪工程效益評價(jià)劃分成極差(Ⅴ級)、較差(Ⅳ級)、一般(Ⅲ級)、較好(Ⅱ級)、極佳(Ⅰ級)五個(gè)等級，如表2 所示。

表2 防洪工程效益評價(jià)等級

1.3 計(jì)算綜合權(quán)重

1.3.1 主觀權(quán)重

根據(jù)初始權(quán)重利用逆向云發(fā)生器求解He、En、Ex三個(gè)特征值，然后將云滴利用正向云發(fā)生器補(bǔ)充，從而計(jì)算出相應(yīng)的權(quán)重，主要流程為：

1）充分考慮實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和專家打分值，合理計(jì)算各參評因子初始權(quán)重；

2）采用逆向云發(fā)生器按照公式(1)計(jì)算3 個(gè)特征值，即：

3）依據(jù)云發(fā)生器和求解的超熵He、熵En、期望Ex值生成云滴數(shù)值，計(jì)算確定相應(yīng)的主觀權(quán)重值w1i。

1.3.2 客觀權(quán)重

投影尋蹤法(PP)主要是利用投影指標(biāo)函數(shù)(映射關(guān)系)將高維空間數(shù)據(jù)投影到低維空間上，通過求解最優(yōu)函數(shù)值確定能夠描述高維空間特征的最優(yōu)值，計(jì)算流程為：

1）歸一化處理參評指標(biāo)原始數(shù)據(jù)，從而生成含n項(xiàng)參評指標(biāo)的m個(gè)參評對象初始矩陣R=(xij)m×n。

2）構(gòu)造投影函數(shù)，將初始指標(biāo)按照線性投影的方式映射到方向向量上，從而確定參評指標(biāo)投影至Zi，計(jì)算公式如下：

式中：a——投影方向向量，即a=(a1，a2，…，an)。本文利用以下方法確定投影函數(shù)Q(a)，計(jì)算公式為：

式中：S(a)、d(a)——投影值Zi的標(biāo)準(zhǔn)差和局部密度局部密度半徑與計(jì)算均值，通常不同特征值之間的距離和計(jì)算函數(shù)，或情況下取1 和0。

3）對投影函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，從而建立適應(yīng)度函數(shù)max Q(a)：

最后，采用全局擇優(yōu)的概率搜索法——RAGA，經(jīng)迭代計(jì)算以最優(yōu)個(gè)體均值為客觀權(quán)重值w1i。該方法包括選擇、交叉、變異等過程，其理論依據(jù)是模擬生物遺傳和優(yōu)化過程，對模擬分析多目標(biāo)問題具有較好適用性[2]。

1.3.3 組合權(quán)重

本文綜合考慮云模型求解的主觀權(quán)重w1i和投影尋蹤法(PP)求解的客觀權(quán)重w2i，經(jīng)耦合運(yùn)算確定最終的組合權(quán)重，其表達(dá)式為：

1.4 計(jì)算隸屬度

1）結(jié)合工程現(xiàn)場具體情況以及防洪治理目標(biāo)，合理確定各評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級與所有參評指標(biāo)計(jì)算數(shù)值。

1.5 評價(jià)流程

總體上，可以將防洪工程效益評價(jià)劃分成6步，主要評價(jià)流程如圖1所示。

圖1 防洪工程效益評價(jià)流程

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 工程概況

表3 參評指標(biāo)值計(jì)算方法

2.2 云模型計(jì)算權(quán)重

根據(jù)云發(fā)生器和領(lǐng)域內(nèi)專家打分結(jié)果，計(jì)算準(zhǔn)則層以及因素層各參評指標(biāo)的權(quán)重占比如圖2 所示。結(jié)合圖2 云發(fā)生器計(jì)算結(jié)果確定相應(yīng)的權(quán)重?cái)?shù)值，如表4 所示。

圖2 云模型權(quán)重示意圖

表4 云模型計(jì)算權(quán)重

結(jié)果表明，專家對“工程改善生態(tài)環(huán)境”表現(xiàn)出明顯的偏向，對生態(tài)賦予的權(quán)重最大為0.536，明顯高于經(jīng)濟(jì)和社會效益權(quán)重，其中水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、林草覆蓋率以及水土流失強(qiáng)度等定量指標(biāo)權(quán)重明顯較高，但防洪工程還必須兼顧滿意度、增量和就業(yè)效益等。受專家主觀判斷影響，遵循“人水和諧”理念的河道防洪工程評價(jià)結(jié)果不夠客觀，難以真實(shí)全面地反映工程整體效益[3-5]。

2.3 組合權(quán)重計(jì)算

防洪效益評價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重如表5 所示。

表5 防洪效益評價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重

由表5 可知，公眾環(huán)保意識、經(jīng)濟(jì)和就業(yè)效益權(quán)重有所增大，而水質(zhì)達(dá)標(biāo)率和水土流失強(qiáng)度等指標(biāo)占比有所下降，這種變化客觀反映了河道治理理念，更加科學(xué)全面地體現(xiàn)了防洪工程的社會經(jīng)濟(jì)效益，保證了計(jì)算結(jié)果科學(xué)合理性。

2.4 評價(jià)等級

采用條件云發(fā)生器和公式(6)～(9)計(jì)算所有參評指標(biāo)隸屬度，為減小計(jì)算誤差重復(fù)計(jì)算1000 次，遵循最大隸屬度原則確定最終的評價(jià)等級，如表6所示。

表6 防洪工程效益評價(jià)等級

2.5 結(jié)果分析

結(jié)果表明，撫順市清原縣清河防洪工程效益較好，其中景觀效益、居民滿意度及林草覆蓋度等治理效果較好，但水土流失強(qiáng)度、水污染控制處理費(fèi)用、物種多樣性指數(shù)等指標(biāo)未能達(dá)到滿意的整治效果。因此，未來的河道整治工程應(yīng)注重對污染源的控制，建議加強(qiáng)水土資源與林草植被的合理開發(fā)，加快植被種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。

為進(jìn)一步驗(yàn)證防洪效益評價(jià)的準(zhǔn)確性，通過對清原縣清河的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次防洪治理工程既消除了沿岸農(nóng)田受洪澇災(zāi)害的威脅，有效解決河流侵蝕沖刷問題，沿岸種植喬灌木樹種，林草覆蓋率明顯提高，逐步形成了水景觀平臺。經(jīng)問卷調(diào)查可知，防洪工程的實(shí)施增強(qiáng)了河道的生態(tài)、娛樂和景觀功能，充分體現(xiàn)了人水和諧的理念，實(shí)際情況與投影尋蹤(PP)-云模型計(jì)算結(jié)果保持一致，該方法能夠用于防洪效益研究。

3 結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會等角度選用13 項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建防洪效益評價(jià)體系，并結(jié)合國際通行標(biāo)準(zhǔn)、專家經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)行業(yè)規(guī)范及學(xué)術(shù)論文，將防洪工程效益評價(jià)劃分成極差(Ⅴ級)、較差(Ⅳ級)、一般(Ⅲ級)、較好(Ⅱ級)、極佳(Ⅰ級)五個(gè)等級。

綜合考慮主、客觀屬性提出投影尋蹤(PP)-云模型，保證了評價(jià)結(jié)果科學(xué)合理性。以撫順市清原縣清河防洪工程為例，驗(yàn)證了該模型的實(shí)用性與可行性，為流域防洪治理及方案設(shè)計(jì)提供一定參考。

防洪治理工程涉及范圍廣、因素多，本文未考慮人員組織管理等因素的影響，故如何確立評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合理的參評指標(biāo)，突出效益評價(jià)中組織管理的重要作用仍需進(jìn)一步深入研究。